施汉昌谈脱氮除磷的控制及MBR应用

时间：2012-07-09 15:28

来源：中国水网

作者：黄小木

2006年国家环保总局第21号公告要求城镇污水处理厂出水排入重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准。标准的提高使脱氮除磷在污水处理中日益重要。在“2012（第六届）水业高级技术论坛”市政污水技术深度论坛上，清华大学环境学院施汉昌教授就城市污水处理厂脱氮除磷的氧化还原状态控制、化学加药控制、膜生物反应器的脱氮除磷潜力等若干技术问题进行了探讨。

脱氮除磷工艺的氧化还原状态控制

施汉昌教授指出，工艺各段的氧化还原状态直接影响着脱氮除磷的效果，氧化还原状态的可控环节包括曝气池的供气量、内回流量、外回流量、污泥排放量。通过前馈控制和反馈控制结合，能够依据负荷变化以前馈调整设定值，并以反馈保持受控变量的控制精度。小型污水厂可以采用总管流量控制模式（控制曝气干管）；大型污水厂的曝气池长，规模大，可以采用分组流量控制模式（控制分支管）。对于基于DO反馈的精确曝气控制，施汉昌教授认为其优点是对好氧生物处理可以保持良好的供氧条件、在进水负荷低时可以自动减少曝气量实现节能的目标、控制系统及仪表比较简单；但同时也存在没有综合考虑生物处理系统中微生物的作用、仅考虑供气系统的节能而控制策略相对滞后的缺陷。

局部投加生物填料强化脱氮方面，施汉昌教授认为，由于硝化细菌的生长速率比一般异养微生物低，采用固定生长的方式将使硝化细菌附着生长在生物载体上是提高污水处理系统在低温条件下对氨氮去除能力的有效方法之一。其优点是可以结合目前国内普遍采用的A2O污水处理工艺条件，在曝气池段添加悬浮生物载体，强化污水处理厂的脱氮效果，非常适用于城镇污水处理厂的升级改造。但填料上附着生物膜与曝气池内悬浮活性污泥之间的竞争关系、填料上附着生物膜实现同步硝化反硝化的能力、填料的投加位置等是需要考虑的问题。

脱氮除磷工艺的化学加药控制

化学加药控制方面，施汉昌教授介绍，化学除磷可显著提高出水磷稳定达标情况，在美国、英国、丹麦、瑞典均有灌泛应用。但如果完全依靠化学除磷，则药剂用量大、费用高，药剂长期积累会对生物反应系统产生影响，且会产生化学污泥。通过生物除磷与化学除磷相结合，可以充分利用生物除磷费用低、化学除磷出水磷浓度低且比较稳定的优点。

对于化学除磷是否会影响生物系统活性的问题，施汉昌教授展示了不同药剂对不同生物的影响结果。其中铝盐对亚硝化细菌抑制作用较明显，聚合铝铁和铁盐的生物抑制作用相对较小。如果投加量不大，则不会影响生物种群的变化，过量投药的话则会影响生物除磷系统的作用。

此外，施汉昌教授还介绍了反硝化碳源投加控制。反硝化滤池主要针对SS和TN的去除，生化系统脱氮效果不好时，在滤池进水区投加适量碳源，可以保证出水TN达标。在控制方式上，有“前馈控制”和“前馈-反馈控制”两种。“前馈控制”是通过进水流量和硝酸盐浓度控制碳源投加量；“前馈-反馈控制”是碳源投加量可根据进水流量和进出水硝酸盐浓度调整，通过在线仪表控制，不会增加滤池出水BOD。当需要去除的硝氮浓度较低时，DO消耗的碳源量比例较高，如何在满足工艺运行要求的前提下，尽量降低加药前的DO浓度，也是运行中需要重视的问题。

膜生物反应器的脱氮除磷潜力

MBR脱氮除磷技术是一项比较新的技术。施汉昌教授介绍了清华大学环境学院做的MBR强化脱氮除磷工艺中试系统，包括厌氧，前置缺氧，好氧，后置缺氧，膜池。该工艺的处理效果理想，在不加药的情况下可以稳定的使污水处理系统达到一级A的标准。MBR强化脱氮除磷工艺具有强化内源反硝化提高低C/N比污水脱氮能力、微生物含量高抗冲击负荷能力强、冬季低温硝化能力强、胶体磷截留率高、污泥含磷量高、除磷效果稳定等优点。

施汉昌教授还以无锡某MBR强化脱氮除磷示范工程为例，说明了该工艺的处理流程和运行效果。总体来看，MBR脱氮除磷技术的优势在于：硝化效果好，受低温影响小；强化TN去除（曝气池内污泥浓度高（10-15g/L）可以形成同步硝化/反硝化）、促进反硝化脱磷（节省碳源）、高污泥浓度可以促进内源反硝化），促进除磷（长污泥龄除磷可能、膜对胶体的去除贡献、防止污泥流失）。

编辑：成杨